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Introduction aux débitmètres à ultrasons à effet Doppler

Qu’est-ce qu’un débitmètre à ultrasons à effet Doppler?


Un débitmètre à ultrasons (débitmètres à effet Doppler non intrusif) est un débitmètre volumétrique qui nécessite des particules ou des bulles dans le flux. Les débitmètres à ultrasons sont idéaux pour les applications d’eaux usées ou de tout autre liquide souillé qui est conducteur ou à base d’eau. Les débitmètres à ultrasons ne fonctionnent généralement pas avec l’eau distillée ou l’eau potable. Des aérations sont nécessaires dans les applications de liquide propre. Les débitmètres à ultrasons conviennent également parfaitement pour les applications où une faible perte de pression, une compatibilité chimique et peu d’entretien sont nécessaires.


PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Figure 1 : débitmètre à ultrasons à effet Doppler
Figure 1 :
débitmètre à ultrasons à effet Doppler.
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Le principe de fonctionnement utilise le déplacement de fréquence (effet Doppler) d’un signal à ultrasons lorsqu’il est réfléchi par des particules en suspension ou des bulles de gaz (discontinuités) en mouvement. Cette technique de mesure utilise le phénomène physique d’une onde sonore qui change de fréquence lorsqu’elle est réfléchie par des discontinuités en mouvement dans un liquide en écoulement. Les ultrasons sont transmis dans une conduite avec le liquide en écoulement, et les discontinuités réfléchissent l’onde ultrasonique avec une fréquence légèrement différente qui est directement proportionnelle à la vitesse d’écoulement du liquide (Figure 1). La technologie actuelle nécessite que le liquide contienne au moins 100 parties par million (PPM) de particules en suspension ou de bulles de 100 microns ou plus.

Sélection du bon débitmètre à ultrasons


SÉLECTION D’UN DÉBITMÈTRE À ULTRASONS À EFFET DOPPLER

Avant de choisir un débitmètre à ultrasons ou un débitmètre à effet Doppler, vous devez vous poser les questions suivantes :

  • Le liquide contient-il des particules de 100 microns à raison de 100 ppm?

  • Ai-je besoin d’un système de surveillance de procédé portatif ou en continu?

  • Ai-je besoin d’une sortie analogique?

  • Quel est le débit minimal et maximal du débitmètre?

  • Quelle est la température minimale et maximale du procédé?

  • Quelle est la pression minimale et maximale du procédé?

  • Quelle est la taille du tuyau?

  • Le tuyau est-il toujours rempli?


VARIANTES DE CONCEPTION

Les débitmètres à ultrasons à pince sont proposés en versions à capteur simple ou double. Dans la version à capteur simple, les cristaux de transmission et de réception sont enfermés dans le même corps de capteur, qui est fixé en un seul point de la surface du tuyau. Un composé de couplage est utilisé pour connecter par ultrasons la sonde au tuyau. Dans la version à capteur double, le cristal de transmission se trouve dans un corps de capteur et le cristal de réception dans un autre. Les débitmètres à effet Doppler à pince sont sensibles aux interférences provenant de la paroi même du tuyau, ainsi que de n’importe quel espace d’air entre le capteur et la paroi. Si la paroi du tuyau est en acier inoxydable, elle peut propager le signal de transmission suffisamment loin pour que l’écho de retour se soit suffisamment déplacé pour interférer avec la lecture. Il existe également des discontinuités acoustiques intégrées dans les tuyaux en cuivre, les tuyaux à revêtement intérieur en béton ou en plastique et les tuyaux renforcés de fibre de verre. Celles-ci sont suffisamment importantes pour soit disperser complètement le signal transmis, soit atténuer le signal de retour. Cela diminue considérablement la précision du débitmètre (à seulement ±20 %) et, dans la plupart des cas, les dispositifs à pince ne fonctionnent pas du tout si le tuyau possède un revêtement intérieur.
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 Types de débitmètres à ultrasons
Série FD400 Débitmètre à ultrasons avec totalisation
Ces débitmètres à ultrasons sont destinés à des applications de liquide contenant 100 PPM de particules ou de bulles de 100 microns. Ils sont adaptés aux tuyaux de dimension 0,63 cm à 304,8 cm (0,25 à 120 po). Ces débitmètres sont utilisés pour des applications de mesure de débit de 0,1 à 30 pi/s. La série FD-400 est dotée d’un affichage en option ainsi que d’une sortie de 4 à 20 mA, de relais et d’options de sortie à impulsion 12 V.
Les systèmes de transmission des débitmètres à ultrasons de la série FD-400 sont conçus pour les cas d’utilisation où un capteur ne peut pas être installé dans le procédé. Modèles standard et améliorés pour les liquides avec des matières solides en suspension ou avec une aération. Proposée en modèle en position fixe non invasif. La série FD-400 est une solution idéale de mesure de débit à effet Doppler. Elle est parfaitement adaptée aux tuyaux remplis d’un liquide qui contient au moins 100 ppm de particules en suspension ou de bulles de gaz d’au moins 100 microns qui agissent comme des « réflecteurs » sonores et sont nécessaires au fonctionnement. Cette technologie est parfaite pour les utilisations suivantes : mesure de débit des déchets des eaux usées/eaux d’égout, des boues réactivées, des boues résiduaires activées, des boues primaires, des pulpes, des huiles brutes, des laits de chaux, des phosphates et des pâtes.
Série FD610 Débitmètre à ultrasons portable
Le débitmètre à ultrasons de la série FD610 est doté de la technologie de mesure transphase avancée, pour fournir des évaluations précises et fiables de la vitesse de flux dans des systèmes de canalisation fermée. La série FD610 utilise un transducteur non invasif à pince, placé à l’extérieur d’un tuyau. En quelques secondes, le grand écran ACL de 18 mm (0,7 po) affiche des relevés du débit stables en pieds par seconde ou en mètres par seconde. Ce produit fonctionne sur des tuyaux en métal ou en plastique contenant des liquides avec plus de 100 ppm de solides en suspension ou de bulles de gaz de 100 microns ou plus.

Série FD-7000 Débitmètre à ultrasons pour liquide nettoyant
La série FD-7000 est utilisée pour mesurer le débit de liquides contenant des matières solides en suspension ou des bulles. Les transducteurs sont montés sur un tronçon rectiligne de tuyau, de la même manière que les autres appareils de mesure à ultrasons. Dans les applications où les « réflecteurs » sont présents en trop faible quantité (situation indiquée par un relevé bas sur le graphique à barres de l’analyseur de débit FD-7000), les transducteurs sont déplacés à un endroit de la tuyauterie où des turbulences hydrauliques non symétriques sont présentes, c’est-à-dire idéalement juste en aval d’un coude à 90 degrés. La série FD-7000 ne nécessite que 30 ppm de particules d’au moins 25 microns pour effectuer une mesure.

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Série FD-400 : Débitmètre ultrasonique à effet Doppler
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